单层厂房课程设计-1

（A版） xxx编

使用班级：xxx 设计人：xxx 学号：xxx

建筑工程学院 2012年6月

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混混凝凝土土课课程程设设计计

1、设计资料

根据工艺及建筑设计要求，确定车间面积约为1200~2000m2，车间长度72m，根据工艺要求，车间建筑方案如下：车间平面尺寸21m72m，厂房为单

层单跨，跨度为21m，柱距为6m。设20T桥式吊车两台，A5级工作制，轨顶标高10.2m。采用侧窗采光，无通风要求。根据勘探资料，表层为0.6m杂填土，其下为3m厚亚粘土，土的容重为17KN/m3，修正后的地基承载力特征值为150KN/m3，往下土层的地基承载力特征值大于150KN/m3，地下水位在地面以下3m处,设计地震等级为6级。 2、主要构件选型及排架柱截面尺寸确定 屋架：采用21m预应力混凝土折线形屋架，每根自重82KN。 屋面板：1.5×6预应力大型屋面板，自重1.4KN/m。 吊车梁：6m先张法预应力混凝土吊车梁，梁高900mm，每根自重32.9KN。 柱：柱顶标高12.6m，上柱高度Hu4.474m，取4.5m。牛腿面标高等于8.1m。下柱高度Hl8.7m。柱总高度HHuHl13.2m，上柱采用矩形截面，下柱为工字形截面。 柱几何参数计算见下表 上柱 截面尺寸 截面面积 1.6105mm2 截面惯性矩 2.13109mm4 自重 14.0KN 下柱 1.775105mm2 1.441010mm4 41.98KN

注：工字钢截面翼缘简化成厚162.5mm的矩形计算面积和惯性矩；下柱考虑牛腿自重时将自重放大1.1倍。

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3、荷载计算

1、恒载

（1）屋盖恒载

SBS防水卷材层 0.35KN/m2

2 25mm厚水泥浆找平 0.5KN/m

2 60mm厚水泥石砂浆保温层 0.48KN/m 2 大型屋面板 1.4KN/m 2 刚支撑 0.05KN/m

2 2.78KN/m 屋架每根自重82KN，则作用于一侧柱顶的屋盖自重为： 86 G1k2.7218222216.KN14 （如右图） （2）柱自重，上柱柱自重为G2k14.0KN,下柱柱自重为G3k41.98KN。 （3）吊车及轨道重，梁自重28.2KN，轨道自重1.5KN/m，则吊车梁及轨道重： G4k28.21.562、屋面活荷载 2查规范知不上人屋面活荷载标准值为0.5KN/m，基本雪压3K7.N 220.45KN/m，屋面活荷载与雪压不同时考虑，所以取大值。作用于一侧柱顶的屋面活荷载为：Q1k0.562131.5KN 22（3）风荷载，查规范知基本风压00.45KN/m，风振系数21.0，按B类考虑

风压高度变化系数2：

柱顶（标高12.6m） 屋顶（标高15.8m） 天沟折顶端（标高14.8m）

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2=1.073 2=1.158 2=1.134

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风载体型系数2按下图考虑：

q1k0.811.0730.4562.32KN/m q2k0.511.0730.4561.45KN/m

Fk[(0.80.5)1.1342.2(0.60.5)1.1581]10.4568.44KN

3、吊车荷载。

如下图所示，根据吊车产品目录，20T吊车参数为，桥架宽度B=5.56m，轮距K=4.4m，最大轮压Pmax156KN，额定起重量Q=200KN，小车重g=30KN，最小轮压P min41KN。

（1）吊车竖向荷载：

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DkmaxPmaxyii0.9156(0.26710.8070.07KN3) 301.44 DkminPminy0.974(0.26710.8070.07KN3) 79.22（2）吊车横向水平荷载。每个轮子横向水平制动力： Tk11(gQ)0.1(20030)5.75KN 44则有：TkmaxTyi0.95.75(0.2670.80710.073)11.11KN 4、排架内力计算 采用剪力分配法计算排架内力 （1） 恒载作用下的排架内力，计算简图如下图： G1kG1k216.14KN ' G2kG2kG4k51.2KN ' G3kG3k41.98KN M1kG1ke1216.140.0510.807KNm 'M2k(G1kG2k)e2G4ke4(216.1414)0.237.20.3533.011KNm 由于荷载对称，排架无侧移，柱顶按不动绞支座考虑，对于A柱可得： Iu2.13109Hu4500 n 0.1480.341 10Il1.4410H132001112(1)10.3412(1)33n0.148C12.04213(11)210.3413(11)n0.148312310.3412C11.0811213(1)210.3413(1)n0.148RA(M1kM10.80733.01C12kC3)(2.041.08)4.371 HH13.213.2同样，B柱柱顶反力RB4.371KN,则合力R=0，VAVB0，A柱弯矩图如下图所示：

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（2）屋面活荷载作用下排架内力，计算简图如下： KN Q1k31.5 M1k31.50.05 M2k31.50.2 n0.14 8 1.K5N75m K6.N3m0.34 1 C11.943 C31.216 RAM1kM1.5756.3C12kC32.041.080.76KN HH13.213.2同样，B柱柱顶反力RB0.76KN，则合力R=0，VAVB0，排架弯矩图轴力图如下所示：

（3）风荷载作用下的排架内力，计算简图如右图所示：

KN/m q1k2.32KN/m q2k1.45 Fk8.44KN

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对A、C柱：n0.148

0.341

1114(1)10.3414(1)33n0.148C110.399 813(11)810.3413(11)n0.148RAq1kHC11Fk2.3213.20.3998.4420.68KN Rcq2kHC111.4513.20.3997.KN RRARc20.687.28.32KN

AB0.5 VAVB0.5R14.KN16

弯矩图如下所示：

（4）吊车荷载作用下排架内力，如右图所示： a、Dkmax作用在A柱上

MAkDkmaxe4301.440.35105.50KNm MBkDkmine479.220.3527.73KNm

C31.08 RAMAk105.5C31.088.63KN H15.8M27.73RBBkC31.082.27KN

H13.2VAVB0.5(RARB)0.5(8.632.27)3.18KN

当Dkmin作用在A柱上时，可按对称性得排架柱内力图。

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b、Tkmax作用下，如下图所示。

Tkmax11.11KN (4.50.9)0.8Hu

n0.148 0.34 1选用0.8Hu表 查可知：C50.5

RARBTkmaxC511.110.55.56KN VAVB0.5(RARB)5.56KN

5、同一截面组合后的结果有很多组能力，为了简化计算，往往采用控制截面的最不利内力为计算配筋的依据，最大配筋往往在几组最不利内力中产生。

1) 2) 3) 4)

+Mmax及其相应的N、V —Mmin及其相应的N、V +Nmax及其相应的M、V —Nmin及其相应的M、V

在本题中为了简化，不一一列出所有荷载的组合计算，只将构件按排架内力荷载最不利组合得到的最大内力计算如下：

1) 对1—1截面

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+Mmax=1.2x8.863+0.9x1.4x（1.845+32.16+10）=66.1KNm

—Mmax=1.2x8.863+0.9x1.4x（—46.36—10—38.84）=—109.32KNm +Nmax=1.2x267.34+0.9x1.4x31.5=360.51KN —Nmin=1.35x267.34=—360.91KN 2) 对2—2截面

+Mmax=1.2x(—24.148)+0.9x1.4x（32.16+96.66+10）=149.72KNm +Nmax=1.2x267.34+1.4x304.11=746.56KN

3) 对3—3截面

+Mmax=1.2x13.88+0.9x1.4x（2.15+227.5+33.56+106.66）=482.71KNm —Mmax=1.2x13.88+0.9x1.4x（—215.77—15.781—106.66）=—409.41KNm +Nmax=1.2x(267.34+41.98）+1.4x304.11=797KN —Nmin=1.2x(267.34+41.98）+1.4x304.11=—797KN 6、排架柱截面设计 混凝土强度等级采用C35，fc16.7N/mm，纵向受力钢筋采用HRB400钢筋，2fyfy'360N/mm2，箍筋采用HPB235，fyfy'210N/mm2，均采用对称配筋，asas'40mm，柱的计算长度为： Hu2上柱： 2.04.5m9. 0Hl8.m7 下柱： 1.0hxNe1fc[bx(h0)(b'fb)h'f(h0f)]22 AsAs'fy'(h0as')xN1fc(b'fb)h'f '1fcb柱箍筋确定：柱的剪力通常较小，所以柱的箍筋可按构造要求确定，上下柱箍筋均为8@200，柱偏心受压承载力计算见下表： 截面 M（KNm） N（KN） 柱截面尺寸（mm×mm） e0M/N(mm) 1—1 66.1 360.5 —109.32 —360.91 2—2 149.72 746.56 3—3 482.7 797 —409.41 —797 矩形400×400 183.135 303 工字形400×800 200.55 605.65 513.7 第 9 页 共 12 页 第9页共12页第9页共12页

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ea(mm) eie0ea(mm) 20 203.135 3.71 0.925 1.359 20 323 3.71 0.925 1.226 26.7 227.25 3.581 1.0411 1.283 26.7 632.35 1.861 1.0411 1.102 26.7 0.4 1.861 1.0411 1.12 10.5fcA/N 21.150.01l0/h l11(0)212 1400ei/h0hxN(mm) 1fcbbh0 ，bh0 .0，111.76，bh0 119.31，bh0 119.31，bh0 h'f h'f h'f 偏心判别 大偏心 436.1 322 大偏心 556 699.2 大偏心 751.6 136.77 大偏心 1056.8 1096.2 大偏心 935.3 722.5 heeias'(mm) 2AsAs'x Ne1fcbx(h0)2(mm2)'fy(h0as)minbh(mm2) 选筋 实际As(mm2) 480 218 509 480 318 7 960 418 1017 960 322 1140 960 418 1017 7、牛腿设计 根据轨道中心线位置，构件截面尺寸及构件要求，初步确定牛腿截面尺寸如下图所示： （1）牛腿的截面高度，牛腿的截面高度由抗裂控制，a205030mm0，

取a=0，fhk11.11KN,fvk301.44KN,0.65,ftk2.2N/mm2，则：

(10.5fhkftkbh011.112.2400460)0.65(10.5)516.5KNfvk301.44KNfvk0.5a301.440.5h0 截面尺寸满足要求 （2）牛腿的配筋，牛腿的竖向荷载作用线距定位轴线为750mm，小于下柱截面高度800mm，

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则a0，牛腿纵筋按构造要求配筋，Asminbh0.2%400500400mm2，选用

314，As461mm2，箍筋采用8@100。

8、排架柱吊装验算

在混凝土强度养护达100%后开始起吊，采用柱翻身起吊，根据构造要求，柱插入基础杯口深取800mm，则柱总长度4.58.70.814m，柱在吊装时荷载主要是自重，考虑动力系数1.5，计算简图如下：

q11.35 00.1775251.K5N9.m/q21.350.40.9251.518.2KN/m q31.350.16251.58.1KN/m 128.14.58K2.N0m 21122m M28.15(18.28.1)0.5102.5KN22112m M199102.539.875KN82 M3M382.0106 s0.095 21fcbh0116.7400360 上柱截面：s112s1120.0950.95

22M382.0106As666.0mm2

fysh03600.95360实际配筋318,As7mm

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h'f2162.5)736.8KNmM139.875KNm2fbh(h0属于一类T型截面

'1cf'f)16.7400162.5(760M139.875106下柱截面：s0.01 '221fcbfh0116.7400760s112s1120.0260.997

22M3100.1106As124.3mm2 fysh03600.987760实际配筋322,As1140mm。模板图和配筋图如下图： 2

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